삼성, EUV 공정 필수품 '펠리클' 직접 개발

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삼성전자가 극자외선(EUV) 공정 필수품으로 꼽히는 '펠리클'을 자체 개발한다. 초미세 반도체 제조에 사용되는 EUV 공정 경쟁력을 강화하기 위한 전략이다. ASML, 미쓰이화학, 에스앤에스텍, 에프에스티 등이 참여 중인 펠리클 시장에 삼성전자가 경쟁사로 등장했다.


최길현 삼성전자 파운드리사업부 제조기술센터장(부사장)이 6일(미국 현지시간) 온라인으로 열린 삼성 파운드리 포럼에서 EUV 펠리클 양산 로드맵을 발표했다.
<최길현 삼성전자 파운드리사업부 제조기술센터장(부사장)이 6일(미국 현지시간) 온라인으로 열린 삼성 파운드리 포럼에서 EUV 펠리클 양산 로드맵을 발표했다.>

삼성전자는 최근 열린 '삼성 파운드리 포럼 2021'에서 EUV 펠리클 개발 소식을 알렸다. 최길현 삼성전자 파운드리제조센터장(부사장)은 “투과율 82%의 EUV 펠리클을 확보했으며, 연말까지 투과율을 88%까지 끌어올릴 계획”이라고 밝혔다. 최 센터장은 내년 상반기부터 품질 테스트를 진행하고 연말에는 대량 양산에 투입할 계획이라고 덧붙였다.


ArF 액침 공정과 EUV 공정 펠리클 구조 차이(자료=업계, 메리츠종금증권)
<ArF 액침 공정과 EUV 공정 펠리클 구조 차이(자료=업계, 메리츠종금증권)>

업계에서는 EUV 포토마스크가 고가여서 펠리클 도입을 필수로 보고 있다. 그러나 삼성전자는 투과율, 내구성 등 만족할 만한 성능의 EUV 펠리클이 개발되지 않아 실제 공정에는 도입하지 않았다. 쉽게 흡수되는 EUV 특성상 높은 투과율의 펠리클은 필수다. 고열에 깨지거나 휘어지지 않는 내구성도 뒷받침돼야 한다. 펠리클은 그동안 국내 에스앤에스텍과 에프에스티, 해외에서는 ASML·미쓰이화학·TSMC 등이 개발했다. TSMC는 EUV 공정 활용을 위해 내재화했고, ASML은 독점 생산 중인 EUV 노광 장비 사업과의 시너지를 위해 미쓰이화학과 협력하고 있다.

삼성전자가 EUV 펠리클을 직접 만드는 건 펠리클 상용화를 앞당기고 공급망을 다각화하려는 의도로 풀이된다. 삼성전자는 에스앤에스텍에 659억원, 에프에스티에 430억원을 투자하며 펠리클 개발을 독려했다


벨기에 반도체 연구소 IMEC의 탄소나노튜브 펠리클 (자료=IMEC)
<벨기에 반도체 연구소 IMEC의 탄소나노튜브 펠리클 (자료=IMEC)>

그러나 상용화는 아직 요원하다. 삼성전자가 필요로 하는 기준을 충족하지 못한 것으로 알려졌다. 삼성전자는 외부 협력과는 별개로 자체 기술 확보를 통해 상용화를 앞당기려는 전략으로 풀이된다. 아울러 펠리클 공급망 강화 차원에서 자체 생산과 외부 협력을 동시에 추진하고 있는 것으로 해석된다. TSMC가 펠리클 내재화를 추진한 것과 같은 이유다.

삼성전자는 내년 대량 생산 계획을 공개한 만큼 기술 완성도를 상당 수준까지 끌어올린 것으로 해석된다. 에스앤에스텍, 에프에스티, ASML, 미쓰이화학 등 타사 펠리클보다 먼저 EUV 공정에 적용할 공산이 높다는 얘기다. 업계에 따르면 삼성전자는 약 5년 전부터 종합기술원 주도로 펠리클 개발을 추진한 것으로 전해졌다.

<용어설명> 펠리클=빛으로 반도체 웨이퍼에 회로를 반복해서 찍는 노광 공정에 사용되는 부품이다. 회로가 그려진 포토마스크의 오염을 막기 위한 일종의 덮개로, 펠리클을 사용하면 개당 가격이 수억원인 포토마스크의 손상을 최소화할 수 있다. 포토마스크 교체 주기를 줄여서 공정비용 절감과 생산성 강화 효과가 있다.


[EUV 적용 시 필요한 마스크 및 펠리클 수] (단위:개)

자료=업계, 메리츠종금증권리서치센터

[EUV 펠리클 연도별 수요 전망] (단위:개)

자료=업계 취합



삼성, EUV 공정 필수품 '펠리클' 직접 개발

삼성, EUV 공정 필수품 '펠리클' 직접 개발

권동준기자 djkwon@etnews.com, 윤건일기자 benyun@etnews.com